供稿|余文剛,毛治超,孫春葉/YU Wen-gang, MAO Zhi-chao, SUN Chun-ye

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錳礦資源在我國分布比較廣泛但是并不均衡,同時(shí)我國錳礦資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)體系不健全,有關(guān)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用及安全評(píng)價(jià)方法的研究不僅較少,而且大多停留在定性研究階段.文章介紹了我國錳礦資源的分布和特點(diǎn),并概述我國錳礦床的評(píng)價(jià)體系(成礦地質(zhì)背景,成因類型,地球化學(xué)特征,礦石種類、品位等),同時(shí)結(jié)合我國國內(nèi)錳礦資源的分布和特點(diǎn),有利于開發(fā)出有經(jīng)濟(jì)效益的甚至有持續(xù)效益的錳礦資源,便于合理的服務(wù)于錳礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.

我國錳礦資源現(xiàn)狀

錳礦資源在我國分布比較廣泛但是并不均衡,到 2007 年末保底錳礦資源量為 7.92 億 t,全國錳礦資源儲(chǔ)量的 84.3% 來自于廣西、湖南、貴州、重慶、湖北、云南 6 省 (市、自治區(qū)) 的錳礦資源儲(chǔ)量.廣西和湖南兩省 (自治區(qū)) 占有量最多,錳礦基礎(chǔ)儲(chǔ)量占全國 55.4%,因此廣西和湖南是主要的錳礦資源開采大省.另外,湖北省最近兩年基礎(chǔ)儲(chǔ)量、資源量增長(zhǎng)比較快,已經(jīng)超越四川成為了錳礦資源的主要省份.

表 1 我國主要錳礦資源的分布 萬t

表 1 為全國錳礦資源分布表.

多貧礦少富礦是我國錳礦資源的主要特點(diǎn).我國錳礦石平均品位僅有 21.5%.富錳礦 (錳含量大于 30% 的氧化錳礦和錳含量大于 25% 的碳酸錳礦石) 只有很少的資源儲(chǔ)量,僅占 6.3%.錳礦石含錳量低,含雜質(zhì)比較高、粒度較細(xì)會(huì)給技術(shù)加工帶來較差的效果,而另一方面很多富錳礦石仍需經(jīng)選礦加工之后再利用.當(dāng)前,全國錳礦資源 55.8% 來自碳酸錳礦資源, 25.3% 來自氧化錳礦,18.9% 來自其他類礦石.云南鶴慶錳礦、廣西大新錳礦等是我國主要的富錳礦產(chǎn)地[1].

錳礦床的評(píng)價(jià)體系

錳礦床的成礦地質(zhì)條件包含了構(gòu)造、巖相古地理、沉積學(xué)、地球化學(xué)、成礦因素等有關(guān)知識(shí)學(xué)科.在國內(nèi),大多數(shù)錳礦礦區(qū)在評(píng)價(jià)其錳礦時(shí)都會(huì)精要的介紹當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)背景和成礦構(gòu)造、控礦因素.譬如湘南長(zhǎng)村錳礦床錳礦體產(chǎn)于二疊系當(dāng)沖組地層中,受走向斷裂構(gòu)造破碎帶、層間滑動(dòng)帶 (構(gòu)造剝離帶) 控制,在與高角度 (或近于垂直) 斷裂交匯處礦體較優(yōu)、較富.據(jù)此,該區(qū)尋找優(yōu)質(zhì)氧化錳礦的思路應(yīng)順層位找礦、沿層間構(gòu)造帶找優(yōu)質(zhì)礦;松桃大塘坡錳礦床氧化錳礦礦區(qū)出露地層主要為早震旦統(tǒng)兩界河組、鐵絲坳組及大塘坡組,呈層狀、似層狀、透鏡狀及豆莢狀;總之認(rèn)真仔細(xì)地完成成礦地質(zhì)背景的研究對(duì)于成礦理論和找礦工作有著相當(dāng)重要的意義.

以松桃大塘坡氧化錳礦為例.其控礦因素陳述較為詳細(xì),包含了含錳巖系、古氣候與地貌、節(jié)理發(fā)育程度、白云巖的性質(zhì)4個(gè)方面.首先,含錳巖系也就是礦胚層,含有較高的錳質(zhì),也有較大的厚度,這對(duì)于氧化錳的形成很有好處.所以礦胚層重要影響決定著氧化錳礦的產(chǎn)出,氧化錳礦一般產(chǎn)出于有礦胚層的地段,礦胚層的品位、厚度正影響氧化錳的品位和厚度,這是優(yōu)源優(yōu)質(zhì)性的良好體現(xiàn);其次,在古氣候以及地貌方面,巖石的有效水解和錳質(zhì)的析出和移動(dòng)都受潮濕的熱帶氣候的積極影響,錳質(zhì)容易匯集于凸凹不平的地形.因而,巖層產(chǎn)狀平緩的低洼盆地地段較多富集氧化錳,并且利于錳質(zhì)較好較完整的保存;第三,在節(jié)理的發(fā)育方面,節(jié)理充當(dāng)了一個(gè)通道作用,從礦胚層中析出的錳質(zhì)主要通過地下水這個(gè)載體在節(jié)理、裂隙和斷裂破碎移動(dòng)并進(jìn)入溶蝕的白云巖層進(jìn)行充填交代然后沉淀下來;第四,氧化錳礦一般沿著鐵絲坳組的第一段白云巖充填交代最后沉淀下來.所以,白云巖的厚度、純度、可溶性以及碎裂很大程度上影響著氧化錳礦和礦質(zhì)的富集.當(dāng)然不同地區(qū)的錳礦床成因機(jī)制會(huì)存在差異性,因此分析方法要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w的成礦條件和地質(zhì)情況.

礦床的地球化學(xué)研究對(duì)于礦床的成因分析也有著重要的作用,這體現(xiàn)在可以通過地球化學(xué)的方法,在地質(zhì)背景和控礦因素的定性環(huán)境下,用一些重要的地球化學(xué)指標(biāo)來定量的分析礦床的成因機(jī)制和環(huán)境.錳的成礦地球化學(xué)過程一般與鐵和鉻有關(guān).在地球化學(xué)演化過程中,曾發(fā)生過錳鐵分離和錳鉻分離.錳的成礦地球化學(xué)行為明顯地不同于鐵和鉻.錳在內(nèi)生成礦作用中趨向于分散;在外生成礦作用中趨向于富集,并受沉積分異規(guī)律所支配[2].而具體的錳礦床的地球化學(xué)特征體現(xiàn)在一些常見的地球化學(xué)指標(biāo)上.這些指標(biāo)一般包括主要成分,微量元素、稀土元素、穩(wěn)定同位素.比如廣西大新縣下雷錳礦的地球化學(xué)特征研究中,主要成分特征涉及到 SiO2、Al2O3、CaO 組合,Mn、Fe、MgO 組合,SiO2/Al2O3及 Al/(Al+Fe+Mn) 比值.微量元素特征涉及到微量元素的量和微量元素的比值,其中微量元素的比值著重于 V/(V+Ni),V/C,Fe-Mn-(Ni+Cu+Co)X10,這三組比值分別反映了沉積物形成時(shí)的氧化還原環(huán)境,沉積環(huán)境氧化還原條件(V/Cr 的值小于 2 時(shí)表示氧化環(huán)境,大于 2 時(shí)為缺氧環(huán)境),各自成因的沉積物中鐵、錳和 Ni、Co 等微量元素的含量.稀土元素的特征涉及到稀土元素含量和稀土元素的分布形式.穩(wěn)定同位素特征的體現(xiàn)則較多,涉及了氧同位素和氫同位素,硫同位素,硅同位素,碳同位素.通過研究這些地球化學(xué)特征,得到結(jié)論:廣西下雷錳礦物質(zhì)的來源有深部的下地殼的物質(zhì),有混入一定的陸源物質(zhì),還有一定的生物效應(yīng),這體現(xiàn)了在多源外生的成礦地質(zhì)環(huán)境也就是海相沉積的條件下,常規(guī)沉積的發(fā)生與深部的熱液的注充是同時(shí)進(jìn)行的,此外還同時(shí)發(fā)生著海洋生物效應(yīng)[3].通過對(duì)礦區(qū)礦床的地球化學(xué)特征的研究,可以從數(shù)據(jù)上探究該礦床的成礦環(huán)境和成礦物質(zhì)來源和組成特征等,進(jìn)而便于研究礦床的成因機(jī)制,因此其具有相當(dāng)?shù)闹匾?

國內(nèi)錳礦石的平均品位大約為 21%,而基本上沒有符合商品級(jí)別的富錳礦石 (Mn≥48%).全國的已探明的錳礦石總儲(chǔ)量中僅有 6.6% 為富錳礦石.另外,我國錳礦石含有雜質(zhì)的量比較高,優(yōu)質(zhì)的錳礦相對(duì)較少,雜質(zhì)含量以磷、鐵和硫居多.在我國已經(jīng)查明的礦床中,鐵的含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)的礦床占到了 72.9%,磷的含量高于標(biāo)準(zhǔn)的礦床占了 49.5%,而能夠達(dá)到優(yōu)質(zhì)錳礦標(biāo)準(zhǔn)的大約只占到了 6.1%.表 2 為國土資源部對(duì)我國優(yōu)質(zhì)錳礦及富錳礦的品位及雜質(zhì)含量指標(biāo)作出的明確規(guī)定.

表 2 優(yōu)質(zhì)錳礦和優(yōu)質(zhì)富錳礦品位及雜質(zhì)含量指標(biāo)

國內(nèi)的富錳礦床以廣西下雷錳礦床和貴州省松桃大塘坡錳礦床為代表,富錳礦含量相對(duì)較高.

錳礦床的礦石種類也是錳礦床評(píng)價(jià)研究的重要內(nèi)容,常見的錳礦石有以菱錳礦、鈣菱錳礦、錳方解石、錳白云石為主的碳酸錳礦物、氧化錳礦物和原生錳礦物.比如貴州省松桃縣大屋錳礦床,其礦石礦物主要為菱錳礦,有少許的錳方解石、錳白云石.礦石錳品位為 11.10%~22.78%,平均品位 18.04%;貴州省松桃縣揚(yáng)立掌錳礦床,礦石主要為厚層塊狀炭質(zhì)菱錳礦、薄層塊狀炭質(zhì)菱錳礦及條帶狀炭質(zhì)菱錳礦.碳酸錳礦物以菱錳礦為主,約占錳礦物的 97%;次為鈣菱錳礦、錳白云石、錳方解石,伴有炭質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、粘土礦物等,并含有少量石英、長(zhǎng)石、玉髓、黃鐵礦等.

通過對(duì)錳礦床的成礦地質(zhì)背景、地球化學(xué)特征、礦石種類等的評(píng)價(jià)和研究,結(jié)合我國國內(nèi)錳礦資源的分布和特點(diǎn),有利于開發(fā)出有經(jīng)濟(jì)效益的甚至有持續(xù)效益的錳礦資源,便于合理的服務(wù)于錳礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.

[1] 洪世琨. 我國錳礦資源開采現(xiàn)狀與可持續(xù)發(fā)展的研究. 中國錳業(yè), 2011, 29(3):13

[2] 黎彤.錳的成礦地球化學(xué)特征及其資源預(yù)測(cè). 礦床地質(zhì).1992,11(4):301

[3] 秦元奎, 張華成, 姚敬劬. 廣西大新縣下雷錳礦床的地球化學(xué)特征及其意義. 地質(zhì)評(píng)論. 2010, 56, (5):664作者簡(jiǎn)介